Анотація до роботи:

Чугай М. О. Чисельниий аналіз коливань елементів лопаткового апарата турбомашин з пошкодженнями. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.09 – динаміка та міцність машин. – Інститут проблем машинобудування ім. А.М.Підгорного НАН України, м. Харків, 2008.

Дисертаційна робота присвячена розробці тривимірних моделей лопаткового апарата з пошкодженнями, а також адаптації розрахункових методів для коливань елементів лопаткового апарата з пошкодженнями за допомогою сингулярних скінченних елементів для визначення спектра власних частот, форм коливань та розподілу інтенсивностей напружень.

Моделювання об`єктів проводилось на основі тривимірного підходу з використанням методу скінченних елементів. Виявлено нові якісні та кількісні залежності впливу пошкоджень на особливості власних частот, форм коливань і локалізацію напружень у складних системах лопаткового апарата. Досліджено розподіл та визначено зони локалізації тривимірних полів інтенсивностей напружень пакетів лопаток з пошкодженнями. На основі результатів дослідження особливостей розподілу інтенсивностей напружень і вібраційної поведінки розглянутих конструкцій лопаткового апарата розроблені практичні рекомендації щодо зниження рівня максимальних напружень. Достовірність та обґрунтованість одержаних результатів забезпечуються погоджуваністю їх з експериментальними даними, а також даними, наведеними в літературі, та збіжністю чисельних розрахунків. Результати даної роботи можуть використовуватися для діагностики наявності пошкоджень в елементах лопаткового апарата. Розроблені методики можна рекомендувати до застосування на турбобудівних підприємствах.

В дисертаційній роботі вирішена нова актуальна науково-технічна задача аналізу впливу пошкоджень на частоти, форми та локалізацію напружень при коливаннях лопаткового апарата, що має важливе практичне значення. На основі розроблених підходів проаналізовано залежність спектра власних частот коливання елементів лопаткового апарата від їх конструкційних особливостей та наявності пошкоджень.

Основні результати роботи.

1. Побудовано скінченноелементні моделі зразків і реальних робочих лопаток, пакетів та робочих коліс, для визначення вібраційних характеристик яких здійснена адаптація розрахункових методів на основі тривимірного підходу МСЕ.

2. Побудовано та чисельно досліджено тривимірні скінченноелементні моделі елементів лопаткового апарата з пошкодженнями з використанням сингулярних скінченних елементів. Ці елементи мають такі важливі властивості: вони забезпечують особливості типу для напружень, цілком сумісні зі звичайними квадратичними елементами, відображають деформацію тіла як цілого, для них залишаються вірними теореми про збіжність рішення до точного для звичайних елементів.

3. Достовірність результатів дослідження підтверджено прямим зіставленням результатів чисельних розрахунків власних частот та інтенсивностей деформацій з даними експериментальних досліджень, проведених в Інституті проблем міцності ім. Г.С. Писаренка НАН України, а також даними, наведеними в літературі, та збіжністю чисельних розрахунків.

4. Досліджено закономірності впливу розміру та місця розташування пошкоджень на частотні характеристики і розподіл вібраційних напружень системи. Встановлено нові якісні та кількісні залежності впливу пошкоджень на особливості власних частот, форм і локалізацію напружень в складних системах лопаткового апарата.

5. На основі результатів дослідження особливостей розподілу інтенсивностей напружень і вібраційної поведінки розглянутих конструкцій лопаткового апарата розроблені практичні рекомендації щодо зниження рівня максимальних напружень. При проектуванні лопаток слід забезпечити зниження загального рівня максимальних напружень в місцях, де очікуються найбільші напруження.

6. Одержані в роботі результати аналізу вібраційних характеристик і локалізації напружень були використані при виконанні держбюджетних тем та договорів про міжнародне співробітництво. Результати роботи були використані на ДП ЗМКБ «Прогрес» ім. О.Г. Івченка і в учбовому процесі в Національному технічному університеті «Харківський політехнічний інститут». Ці результати можуть бути використані при проектуванні нових та модернізації існуючих лопаткових апаратів на машинобудівних підприємствах.

Публікації автора:

1. Воробьев Ю.С. Численный анализ колебаний лопаточного аппарата турбомашин с учетом эксплуатационных факторов / Ю.С. Воробьев, С. Янецки, Е.В. Тишковец, М.А. Стороженко // Удосконалювання турбоустановок методами математичного і фізичного моделювання: Зб. наук. праць. – Харків: ІПМаш ім. А.М. Підгорного НАНУ, 2003. – Т.2. – С. 614-616.

2. Воробьев Ю.С. Локализация вибрационных напряжений в лопатках ГТД с повреждениями / Ю.С. Воробьев, В.Н. Романенко, Е.В. Тишковец, М.А. Стороженко // Авіаційно-космічна техніка і технологія. –2004. – №8(16). – C. 80-82.

3. Воробьев Ю.С. Колебания турбинных лопаток с повреждениями / Ю.С. Воробьев, В.Н. Романенко, Е.В. Тишковец, М.А. Стороженко // Вибрации в технике и технологиях. – 2004. – №5(37). – С. 47-51.

4. Воробьев Ю.С. Колебания пакета лопаток с повреждениями / Ю.С. Воробьев, В.Н. Романенко, М.А. Стороженко // Вісник двигунобудування. – 2005. – № 2. – С. 118-120.

5. Стороженко М.А. Анализ локализации вибрационных напряжений лопаток турбомашин с учетом повреждений // Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства ім. П. Василенка. – 2006. – Вип. 42. – С.197-200.

6. Воробьев Ю.С. Анализ колебаний систем лопаток турбомашин с повреждениями / Ю.С. Воробьев, М.А. Стороженко // Авiацiйно - космічна техніка i технологія. – 2007. - Вип. №8/44. – С. 132-134.

7. Воробьев Ю.С. Анализ путей снижения уровня локализации вибрационных напряжений пакетов лопаток с учетом повреждений / Ю.С. Воробьев, М.А. Стороженко // Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства ім. П. Василенка. – 2007. – Вип. 61. – С.152-156.

8. Воробьев Ю.С. Анализ колебаний парных лопаток с повреждениями / Ю.С. Воробьев, В.Н. Романенко, М.А. Стороженко // Проблемы машиностроения. – 2008. – №1, Т.11. – С. 22-26.

9. Воробьев Ю.С. Влияние повреждений на вибрационные характеристики колебаний рабочего колеса / Ю.С. Воробьев, М.А. Чугай // Системи обробки інформації. – 2008. – Вип. 1 (68). – С. 14 -17.

10. Воробьев Ю.С. Колебания модельной лопатки с повреждением типа трещины / Ю.С. Воробьев, В.Н. Романенко, М.А. Стороженко // Физические и компьютерные технологии в народном хозяйстве: Тр. 8 Междунар. науч.-техн. конф. Харьков, 9-10 декабря 2003 г. – Харьков: ХНПК «ФЭД», 2003. – С. 293-296.

11. Воробьев Ю. Проблемы численного анализа лопаточного аппарата турбомашин / Ю. Воробьев, В. Романенко, М. Стороженко, Е. Тишковец // Programy MES w komputerowym wspomaganiu analizy, projektowania i wytwarzania: IX Konf. Nauk.-Techn. Gizycko, 19-22 pazdziernika 2005. – Gizycko, 2005. – P. 121-128.

12. Vorobyov Yu.S. Analysis of vibrations stress localization in turbomachine blading / Yu.S. Vorobyov, O.V. Tyshkovets, V.N. Romanenko, M.A. Storozhenko // European Conf. for Aerospace Sciences. Moskow, 4-7 July 2005. – Moskow, Russia, 2005. – P.1-7.

13. Vorobyov Yu.S. Vibrations stress localization in turbomachine blading / Yu.S. Vorobyov, V.N. Ronanenko, M.A. Storogenko, O.V. Tyshkovets, K.Y. Dyakonenko // The 3rd Korea-Ukraine Gas Turbine Technology Symposium. Daejeon, 20-23 November 2006. – KIMM, Daejeon, Korea, 2006. – P. 1-9.

14. Воробьев Ю. Конечноэлементный анализ колебаний лопаток газовых турбин / Ю. Воробьев, В.Романенко, М. Стороженко, К. Дьяконенко // Programy MES w komputerowym wspomaganiu analizy, proektowania i wytwarzania: X Konf. Nauk-Tech. Kazimir Dolny, 13-16 listopada 2007. – Kazimir Dolny, 2007.– P. 145-147.

15. Воробьев Ю.С. Колебания турбинных лопаток с повреждениями / Ю.С. Воробьев, В.Н. Романенко, Е.В. Тишковец, М.А. Стороженко // Проблемы динамики и прочности в газотурбостроении: Тез. докл. 2-й Междунар. науч.-техн. конф. – Киев: ИПП им. Г.С. Писаренко НАН Украины, 2004. – С. 37-38.

16. Воpобьев Ю.С. Анализ колебаний системы лопаток турбомашин с повреждениями / Ю.С. Воpобьев, Е.В. Тишковец, М.А. Стороженко // Динамика, прочность и ресурс машин и конструкций: Тез. докл. Междунар. научно-техн. конф. Киев, 1-4 ноября 2005 г. – К., 2005. – Т.1. – С.77-78.

17. Воробьев Ю.С. Колебания пакета лопаток с повреждениями / Ю.С. Воробьев, В.Н. Романенко, М.А. Стороженко // X Міжнар. конгрес двигу-нобудівників: Тези доп. – Харків: Нац. аерокосмічний ун-т “ХАІ”, 2005. – С.60-61.

18. Воробьев Ю.С. Влияние повреждений на вибрационные характеристики колебаний пакетов лопаток / Ю.С. Воробьев, М.А. Стороженко // Проблемы динамики и прочности в газотурбостроении: Тез. докл. III Междунар. науч.-техн. конф. Киев, 29-31 мая 2007 г. – К.: ИПП им. Г.С. Писаренко НАНУ, 2007. – С. 45-46.

19. Воробьев Ю.С. Особенности напряженно-деформированного состояния элементов конструкций с повреждениями при их колебаниях / Ю.С. Воробьев, М.А. Стороженко // Актуальные проблемы механики сплошной среды и прочности конструкций: Междунар. науч.-техн. конф. памяти академика НАНУ В.И. Моссаковского. Днепропетровск, 17-19 октября 2007 г. – Днепропетровск, 2007. – С. 245-246.

20. Чугай М.А. Анализ напряженно-деформированного состояния пакетов лопаток с повреждениями // Современные проблемы машиностроения: Тез. докл. конф. молодых ученых и специалистов ИПМаш им. А.Н. Подгорного НАНУ, Харьков, 3-6 декабря 2007 г. – Харьков, 2007. –С. 16.